JP3806285B2

JP3806285B2 - 発光玩具および発光玩具を用いた身体状態記録／判定システム

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Publication number: JP3806285B2
Application number: JP2000173814A
Authority: JP
Inventors: 善樹西谷; 詠子小林
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: JP2001347080A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、揺動などの操作をされることにより、その操作に対応する色や対応する発光態様で発光する発光玩具、および、この発光玩具を用いた身体状態記録または判定システムに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
操作により発光する玩具は種々提案されているが、揺動などの運動によって発光色や発光態様を制御できる玩具はなかった。
また、発光するとともに利用者が揺動させるものとしては、コンサートなどで観客が用いるペンライトがあるが、一般的なペンライトは化学発光するもので色は単色であり、揺動の方向や速さによって発光色や光量を変えることはできなかった。
また、従来このような遊びを通じて利用者の脈拍等の身体状態を検出できる玩具やシステムは実用化されていなかった。
【０００３】
この発明は、利用者の揺動操作などに応じて発光色や発光態様を変化させることのできる発光玩具、およびこの発光玩具を用いた身体状態記録／判定システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、利用者の運動による操作を検出する角度センサ、速度センサ、加速度センサのうち１つまたは複数を有するセンサ手段と、発光手段と、該利用者の脈拍などの身体状態を検出する身体状態検出手段と、前記センサ手段が検出した利用者の運動による操作の角度、速度または加速度に対応した発光態様で前記発光手段の発光を制御し、前記身体状態検出手段が検出した身体状態が異常値であった場合には前記センサ手段の検出値に代えて、前記身体状態検出手段が検出した身体状態に基づいて前記発光手段の発光態様を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、上記発明において、前記センサ手段は、２軸または３軸のセンサであり、前記制御手段は、各軸の検出値に対応する態様で発光手段の発光を制御することを特徴とする。
【０００５】
この発明の発光玩具は、たとえば利用者が手に持って揺動させる玩具であり、角度センサ、速度センサ、加速度センサのうち１つまたは複数のセンサを有している。それぞれのセンサは、１軸、２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）、３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）または無軸（軸方向に無関係に検出する）のいずれを用いてもよい。このセンサ手段の検出内容に応じた色で、且つその検出内容に応じた発光態様で発光する。ここで、発光手段の発光態様とは、光量、発光数、点滅間隔などである。３軸センサを用いた場合、発光色は、たとえばＸ軸に赤色、Ｙ軸に青色、Ｚ軸に緑色を対応させるなどの態様にすることができる。そうすれば、利用者がこの発光玩具を横方向に揺動させた場合には赤色に発光し、縦方向に揺動させた場合には青色に発光し、真っ直ぐ突き出したり引いたりした場合（角度センサの場合には捩じるように回した場合）には緑色に発光する。また、これらの中間の運動（混ざった運動）をした場合には各軸方向に対応する色をその角度、速度または加速度に対応する発光態様で発光させてもよく、また、角度、速度または加速度が最も大きい軸方向に対応する色のみを発光させるようにしてもよい。
【０００６】
上記のように３軸にそれぞれ光の三原色を割り当て、各軸方向の速度または加速度で三原色の各色の光量を制御するようにすれば、運動の態様によって各種の色を発光させることが可能になる。
【０００７】
また、同じ軸方向であっても＋方向と−方向で異なる色を対応づけてもよく、さらに同じ軸方向であっても速度と加速度で異なる色の発光を制御するようにしてもよい。したがって、これらを組み合わせると１つの軸方向の＋方向の速度で第１の色の発光を制御し、−方向の速度で第２の色の発光を制御し、＋加速度で第３の色を制御し、−加速度で第４の色を制御することで、１軸方向の検出値に基づいて４色の発光を制御することも可能である。
さらに、各軸毎に色の組み合わせを変えるようにしてもよい。
【０００８】
発光態様として発光量を制御する場合、たとえば、検出された速度または加速度（速度変化）に比例または相関する光量で発光させる方式や、速度または加速度のローカルピークが検出されたとき、そのローカルピークの大きさに応じた光量で一定時間発光させるなどの方式を採用することができる。
【０００９】
身体状態検出手段は、脈拍のほか、体温、発汗量などを検出する手段として実施される。このような身体状態検出手段を玩具の操作部に設けたことにより、利用者に玩具を操作させることで検査を意識させずに身体状態の検出が可能になる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１、２の発明において、センサ手段として速度センサまたは加速度センサを備え、該速度センサまたは加速度センサが所定値以上の速度または加速度を検出している間、前記身体状態検出手段による身体状態の検出を有効にすることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３の発明において、前記身体状態検出手段が検出した身体状態を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１〜３の発明において、前記センサ手段が検出した角度，速度または加速度および前記身体状態検出手段が検出した身体状態を並行して記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１〜５の発明において、前記身体状態検出手段が検出した身体状態を外部に送信する送信手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１〜５の発明において、前記センサ手段が検出した角度，速度または加速度および前記身体状態検出手段が検出した身体状態を外部に送信する送信手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項６、７の発明において、外部から信号を受信する受信手段を備え、前記制御手段は、受信手段が受信した信号に基づいて発光手段の発光態様を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項６に記載の発光玩具と、該発光玩具が送信した身体状態を受信して記録するホスト装置と、からなるシステムである。
請求項１０の発明は、請求項７に記載の発光玩具と、該発光玩具が送信した角度，速度または加速度および身体状態を受信して記録するホスト装置と、からなるシステムである。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項９，１０の発明において、前記発光玩具は複数であることを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項８に記載の発光玩具と、該発光玩具が送信した身体状態を受信し、受信した身体状態が正常であるか異常であるかを判定してその判定結果を送信するホスト装置とからなるシステムであって、前記発光玩具は、前記判定結果を受信し、この判定結果に基づいて前記発光手段の発光態様を制御することを特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項１２の発明において、前記発光玩具は複数であることを特徴とする。
【００１７】
前記身体状態検出手段によって検出された身体状態を記録またはホスト装置へ送信することにより、発光する玩具を用いて利用者の身体状態の記録や検査をすることが可能になる。この場合において、センサ手段が所定値以上の速度または加速度を検出している間のみ身体状態検出手段を有効にすることにより、センサ手段の検出値に基づいて身体状態検出のスタートをトリガしたり、利用者が玩具から手を離すと身体状態の検出を終了させるなどの自動制御が可能になる。また、センサ手段の角度、速度、加速度等を発光玩具を用いた利用者の運動として記録・送信することにより、身体状態を運動と対応させて記録することができる。また、検出された身体状態に基づいて利用者の状態を判定し、この判定結果で揺動玩具の発光手段の発光を制御することにより、利用者が無理をしているときにこれを知らせて運動を中止させるなどの管理が容易になる。
【００１８】
請求項１４の発明は、請求項１〜８の発明において、前記利用者の身体へ取り付ける取付具を設けたことを特徴とする。
【００１９】
図１は参考例としての発光玩具の外観図および電気系のブロック図である。同図（Ａ）は同発光玩具の側面図、同図（Ｂ）は同発光玩具を先端から見た図である。この発光玩具３０の筐体は、利用者が握るグリップ３２とＬＥＤ群３３を内蔵する透明部３１で構成されている。グリップ３２は、不透明樹脂からなり、内部にＸ軸，Ｙ軸のジャイロセンサ３５ｘ，３５ｙ、制御回路３６および乾電池３７が収納されている。グリップ３２の端部にネジ式のキャップ３２ａが形成されており、利用者は、このキャップ３２ａを開けてグリップ３２内部に乾電池３７をセットする。この発光玩具３０には電源スイッチが設けられておらず、乾電池３７がセットされたとき電源オンとなり回路が動作する。なお、Ｘ軸，Ｙ軸は同図の上部に示すとおりであり、ジャイロセンサ３５ｘはＸ軸を中心とする回転角度を検出する。また、ジャイロセンサ３５ｙはＹ軸を中心とする回転角度を検出する。ジャイロセンサとしては、コリオリ力を利用した圧電ジャイロセンサを用いればよい。また、玩具の長手方向を中心とする回転角度を検出するＺ軸のジャイロセンサは備えていないが、この回転角度を検出してＬＥＤ群３３の点灯制御をする場合には、これを設けてもよい。
【００２０】
透明部３１は透明または半透明の樹脂からなり、内部に複数のＬＥＤからなるＬＥＤ群３３および加速度センサ３４を内蔵している。ＬＥＤ群３３は透明部３１の中心を縦に通っている支柱４０の周囲および先端部に設けられている。また、加速度センサ３４は支柱４０の先端部の内部に設けられている。加速度センサ３４を玩具の先端部に設けたのは、揺動先端部でできるだけ大きく加速度を検出できるようにするためである。加速度センサは３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）センサであり、各軸方向への加速度を検出する。なお、傾きの角度は、玩具のどの位置で検出しても同じであるためジャイロセンサ３５はグリップ３２の内部に設けられている。
【００２１】
ＬＥＤ群３３は、支柱の４つの側面にそれぞれ３３x+，３３x-，３３y+，３３y-の４列のＬＥＤ群が設けられており、それぞれＸ軸の＋方向、Ｘ軸の−方向、Ｙ軸の＋方向、Ｙ軸の−方向に向いた側面に設けられている。そして、支柱４０先端部の上面、すなわち玩具３０の先端部にＬＥＤ群３３ｚが設けられている。これらＬＥＤ群を構成する各ＬＥＤの発光色は自由である。
【００２２】
同図（Ｃ）は、同発光玩具３０の電気系のブロック図である。制御回路３６は、検出回路３８および点灯回路３９からなっている。検出回路３８には加速度センサ３４およびジャイロセンサ３５ｘ，３５ｙが接続されており、各センサの出力に基づいて加速度および傾きを検出する。なお、この発光玩具の電源をオンするとき、すなわち乾電池３７をセットする場合は、この発光玩具３０を逆向きにし先端部を真下に向けて乾電池３７をセットするようにする。検出回路３８は電源がオンされたときＸ軸もＹ軸も真下に向いているとして回路をイニシャライズする。また、検出回路３８は、加速度センサ３４の３軸の検出値をそれぞれ積分して速度を算出する。電源がオンされたとき各軸方向の速度が０であるとして積分回路をリセットする。このように、検出回路３８は、電源がオンされたときの状態を真下向きで速度０として回路をイニシャライズし、これに基づいて検出した角度，速度および加速度の検出値を点灯回路３９に出力する。電池セット（電源オン）時の傾きや運動によって、および、使用中に生じる検出値の誤差によって角度や速度にオフセットが生じる場合があるが、オフセットが極端に大きくなければ使用に支障はない。
【００２３】
点灯回路３９は、検出回路３８から入力された角度，速度，加速度の検出値に応じてＬＥＤ群３３の点灯パターンを制御する。上記検出値に応じてＬＥＤ群３３の点灯パターンをどのように制御するかは自由に設定してよいが、たとえば、以下のような方式がある。
【００２４】
制御パターン１：揺動方向のＬＥＤ群を点灯させる。たとえば、Ｘ軸の＋方向に揺動しているときにはＬＥＤ群３３x+を点灯させる、Ｚ軸方向（この棒状の発光玩具３０を突き出したり引っ込めたりする方向）に運動しているときにはＬＥＤ群３３Ｚを点灯させる、などである。揺動は、その方向への加速度（Ｘ軸の＋方向の場合にはＸ軸の＋加速度、Ｘ軸の−方向の場合にはＸ軸の−加速度）、その方向への速度（加速度の積分値）の両方または一方で検出すればよい。また、発光光量や発光パターンを揺動速度や揺動加速度の大きさに応じて制御するようにしてもよい。
【００２５】
制御パターン２：揺動方向に関係なく、揺動の加速度や速度に応じた光量・点灯パターンでＬＥＤ群３３を点灯制御する。
これらのパターンにおいて、Ｚ軸方向の加速度または速度に応じて支柱側面に設けられているＬＥＤ群３３x+，３３x-，３３y+，３３y-の点灯パターンを制御するようにしてもよい。たとえば、Ｚ軸＋方向の加速度または速度が生じているときには、ＬＥＤ群３３x+，３３x-，３３y+，３３y-のうち先端側のＬＥＤをより明るく発光させ、Ｚ軸−方向の加速度または速度が生じているときには、ＬＥＤ群３３x+，３３x-，３３y+，３３y-のうちグリップ側のＬＥＤをより明るく発光させるなどである。
【００２６】
制御パターン３：加速度の大きさや速度の大きさを２進数で表示する。図示の例では、ＬＥＤ群３３x+，３３x-，３３y+，３３y-はそれぞれ１０個のＬＥＤの列になっており、各ＬＥＤの点滅で１ビットを表現すれば１０ビットの数値を表現できることになる。これで加速度や速度を表示すれば、加速度変化や速度変化で表示パターンを様々に変化させることができる。また、速度を積算すれば運動距離を算出することができるため、これをＬＥＤ群の点灯パターンで表示すれば利用者の積算運動量を表示することもでき、これをカロリー消費量に換算して表示することも可能である。また、加速度や速度が一定値を超えたとき特定の表示パターンや表示色にすることで利用者のオーバーワークを知らせることも可能である。
【００２７】
図２はこの発明の第１の実施形態である発光玩具の外観図である。この発光玩具１は、利用者が手に持って揺動させる玩具であり、揺動の態様により内蔵のＬＥＤ１４が種々に発光する。発光玩具１の外観は、中央部が細くなったバトン形をしており、最も細くなっている中央を境界に筐体を上側筐体１０と下側筐体１１に分離することができる。内部には、ＣＰＵ、スイッチ群などが実装された回路基板１３が設けられている。
【００２８】
また、下側筐体１１の表面にはフォトディテクタからなる脈拍センサ１２が設けられている。利用者は、親指のつけ根で脈拍センサ１２を押さえるような持ち方でこの発光玩具１を把持する。また、下側筐体１１の底面にはメモリ媒体２１用のスロットが形成されており、ここに脈拍を記録するメモリ媒体２１がセットされる。また、脈拍センサ１２として圧電素子を用いることも可能である。
【００２９】
回路基板１３の上側筐体１０側には、４色のＬＥＤ１４（１４ａ〜１４ｄ）、スイッチ群１５（１５ａ〜１５ｃ）、２桁の７セグメント表示器１６、３軸の加速度センサ１７などが実装されている。ＬＥＤ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、それぞれ青色発光，緑色発光，赤色発光，橙色発光のＬＥＤである。上側筐体１０を下側筐体１１から外すと、回路基板１３の上側が露出し、スイッチ群１５を操作することができる。スイッチ１５ａは電源スイッチ、スイッチ１５ｂは脈拍検出モードスイッチ、スイッチ１５ｃは読出スイッチである。
【００３０】
なお、この実施形態では、センサとして３軸の加速度センサを用いているが、２軸、１軸、無軸のいずれでもよく、また、加速度センサに代えて、角度センサを用いてもよい。角度センサも３軸、２軸、１軸、無軸のいずれでもよい。また、加速度センサの検出値を積分することによって、速度、角度を求めるようにしてもよく、角度センサの検出値を微分することによって（角）速度、（角）加速度を求めるようにしてもよい。
【００３１】
脈拍検出モードは、この発光玩具１を操作する利用者の脈拍を前記脈拍センサ１２で検出し、その１分間の脈拍数を割り出してメモリに記憶するとともに７セグメント表示器１６に表示するモードである。このモードでは、一定時間（２〜３分）毎に脈拍数（回／分）を割り出してメモリ媒体２１に蓄積記憶するとともに７セグメント表示器１６の表示を更新する。また、脈拍検出モード時に読出スイッチ１５ｃがオンされると、メモリ媒体２１に蓄積記憶している過去の脈拍数を読み出し、順次７セグメント表示器１６に表示する。また、メモリ媒体２１は着脱自在であり、このメモリ媒体２１に記録された経時的な脈拍の記録を他のパーソナルコンピュータ等の装置で読み出すことも可能である。なお、上記一定時間毎の脈拍数に対応させて、そのときの加速度センサ１７の検出内容をメモリ媒体に記録すれば、この記録を用いて利用者の発光玩具を用いた運動と脈拍数との関係を検査することが可能になる。
【００３２】
図３は発光玩具１の制御部のブロック図である。制御部２０は、ＣＰＵ、メモリ、インタフェースなどを１チップに内蔵したマイクロコンピュータで構成されており、この発光玩具１の動作を制御する。このＣＰＵ２０には、脈拍検出回路１９、加速度センサ１７、スイッチ群１５、メモリ媒体２１、ＬＥＤ点灯制御回路２２などが接続されている。
【００３３】
加速度センサ１７は、半導体センサであり、４００Ｈｚ程度のサンプリング周波数に応答でき、分解能が８ｂｉｔ程度のものを使用する。発光玩具１の揺動により加速度センサ１７が揺動すると、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向それぞれについて８ｂｉｔの加速度データを出力する。加速度センサ１７は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸が図２に示す方向になるように、発光玩具１の先端部に内蔵されている。制御部２０は、この加速度センサの検出値に応じ、ＬＥＤ点灯制御回路２２に対して前記ＬＥＤ群１４ａ〜１４ｄの点灯制御信号を出力する。ＬＥＤ点灯制御回路２２は、この信号に基づいて各ＬＥＤの点灯を制御する。
【００３４】
ＬＥＤ１４ａ〜１４ｄの点灯制御の態様は以下のようである。Ｘ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合には、その加速度に対応する光量で青色発光のＬＥＤ１４ａを点灯する。Ｘ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合には、その加速度に対応する光量で緑色発光のＬＥＤ１４ｂを点灯する。Ｙ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合には、その加速度に対応する光量で赤色発光のＬＥＤ１４ｃを点灯する。Ｙ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合には、その加速度に対応する光量でオレンジ色発光のＬＥＤ１４ｄを点灯する。また、Ｚ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合には、その加速度に対応する光量でＬＥＤ１４ａとＬＥＤ１４ｂを同時に点灯する。Ｚ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合には、その加速度に対応する光量でＬＥＤ１４ｃとＬＥＤ１４ｄを同時に点灯する。この動作を２．５ｍｓ毎に実行し、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の加速度を２．５ｍｓ程度の分解能で検出することで、細かい振動ノイズを除去しつつ利用者の揺動操作を高い分解能で検出することができる。
【００３５】
なお、制御部２０は、加速度センサ１７を積分することによって揺動速度を求めることができる（ただし、積分演算の定数項を０にするため、静止状態で積分値をリセットする必要がある）。加速度センサ１７の検出値を積分することによって速度を求め、この検出された速度データに基づいてＬＥＤの点灯（発光態様）を制御するようにしてもよい。また、加速度と速度の両方を用いてＬＥＤの点灯（発光態様）を制御するようにしてもよい。また、加速度センサ、速度センサ、角度センサを各々設け、各センサの検出値に応じて各色のＬＥＤをそれぞれの検出値に応じた態様で点灯するようにしてもよい。そうすれば、発光玩具１が静止している場合や一定速度で揺動されている場合でも、その態様に応じてＬＥＤを点灯させることができる。
【００３６】
脈拍検出回路１９は、フォトディテクタで構成されている前記脈拍センサ１２を含んでいる。脈拍センサ１２は、親指動脈に血液が流れたときにその部位の透過光量や色が変化したことを検出する。脈拍検出回路１９は、脈拍センサ１２が検出した上記血流による検出値の変化によって脈拍を検出し、その拍動タイミングに制御部２０に対してパルス信号を出力する。また、脈拍センサ１２として、圧電素子を用いた場合には、血流による親指つけ根の拍動を電圧値として取り出し、これに基づいて脈拍パルスを出力する。
【００３７】
制御部２０は、この脈拍パルスに基づいて１分当たりの脈拍数を演算またはカウントし、これを内蔵のメモリ媒体２１に記憶するとともに７セグメント表示器１６に表示する。この動作を一定時間（２〜３分）毎に繰り返し実行する。なお、メモリ媒体２１としては、たとえばフラッシュＲＯＭを内蔵するカード状または板ガムの媒体を使用するのが適当である。
【００３８】
図４は、同発光玩具の動作を示すフローチャートである。この図は、全体動作を示すフローチャートである。電源スイッチ１５ａがオンされると、まずチップリセットなどのリセット動作を実行する（ｓ１）。次に脈拍検出モードのオン／オフの選択を受け付け（ｓ２）、脈拍検出モードのオン／オフを７セグメント表示器１６に表示する（ｓ３）。以下揺動検出動作（ｓ４〜ｓ１２）を実行する。この動作は２．５ｍｓ毎に実行される。３軸の加速度センサ１７からＸ軸方向加速度，Ｙ軸方向加速度，Ｚ軸方向加速度の３軸の加速度を検出し（ｓ４）、この検出結果に応じてＬＥＤ１４ａ〜１４ｄの点灯を制御する（ｓ５）とともに、この加速度を運動量として蓄積記憶する（ｓ６）。
【００３９】
上記点灯制御の方式は、上述したように、Ｘ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量で青色発光のＬＥＤ１４ａを点灯し、Ｘ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量で緑色発光のＬＥＤ１４ｂを点灯し、Ｙ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量で赤色発光のＬＥＤ１４ｃを点灯し、Ｙ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量でオレンジ色発光のＬＥＤ１４ｄを点灯し、Ｚ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量でＬＥＤ１４ａとＬＥＤ１４ｂを同時に点灯し、Ｚ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量でＬＥＤ１４ｃとＬＥＤ１４ｄを同時に点灯する、というものである。
【００４０】
こののち、脈拍検出モードであるか否かを判断する（ｓ７）。脈拍検出モードの場合にはｓ８に進み、脈拍があったか、すなわち脈拍検出回路１９から脈拍パルスが入力されたかを判断する（ｓ８）。ない場合にはｓ４にもどり、２．５ｍｓ後にｓ４以下の動作を繰り返す。脈拍があった場合にはｓ８からｓ９に進み、全てのＬＥＤ１４ａ〜１４ｄを１回点滅させて脈拍があった旨を表示する（ｓ９）とともに、この脈拍パルスを積算する（ｓ１０）。そして、前回の脈拍数の算出から一定時間（２〜３分）経過したかを判断する（ｓ１１）。経過していない場合にはｓ４にもどる。一定時間が経過している場合にはここで１分間の脈拍数を算出する（ｓ１２）。１分当たりの脈拍数の算出は、１分間の脈拍数を実際にカウントする方法、２回ないし数回の脈拍の間隔（時間）で１分を除することによって１分当たり何回脈拍があるかを算出する方法などがある。この算出された脈拍数およびこの間（上記一定時間）の運動量を対応づけてメモリ媒体２１に蓄積記憶し（ｓ１３）、算出された脈拍数で７セグメント表示器１６の表示を更新するとともに（ｓ１４）、運動量の積算値をリセットする（ｓ１５）。なお、運動量はＬＥＤ１４の点灯の態様で表示するようにすればよい。
【００４１】
こののち、脈拍が一定値以上の異常な状態になった場合には、警告を発するようにする。このため、上記算出された脈拍数をチェックして所定値（たとえば１２０）を超えているか否かを判断する（ｓ１６）。所定値を超えていない場合にはそのままｓ４にリターンする。脈拍数が所定値を超えている場合には、全ＬＥＤを連続点滅させ（ｓ１７）、ｓ８にもどる。ｓ８に戻ることにより、揺動によるＬＥＤ点灯制御が中断され、脈拍数が正常の範囲にもどるまで全ＬＥＤの連続点滅が継続される。このＬＥＤの連続点滅動作により、利用者に対して自分の脈拍が許容範囲よりも高いことを知らせ、運動（玩具の揺動）を休ませることが可能になる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、利用者が発光玩具を揺動操作しているか否かにかかわらず、脈拍検出モードであれば、脈拍の積算処理（ｓ１０）や脈拍数の算出処理（ｓ１２）を実行するが、図４のフローチャートのｓ４とｓ５の間に図５（Ｂ）のような揺動加速度が一定以上であるかの判定動作を挿入することにより、揺動加速度が一定以上の場合のみＬＥＤの点灯制御にくわえて脈拍の検出動作を行わせることができる。また、ｓ６とｓ７の間に図５（Ｂ）の判定動作を挿入することにより、揺動加速度が一定以上の場合にはＬＥＤの点灯制御も行わないようにすることができる。
【００４３】
図５（Ａ）は、メモリに記憶した脈拍数のデータを読み出すときの動作を示すフローチャートである。読出スイッチ１５ｃがオンされたか否かを数十ｍｓ毎に判断する（ｓ２０）。読出スイッチのオンがない場合にはそのままリターンする。読出スイッチがオンされた場合には、メモリの先頭から脈拍数データを読み出して（ｓ２１）、その値を７セグメント表示器１６に表示する（ｓ２２）。次に一定時間（１０秒程度）が経過するまえに再度読出スイッチ１５ｃがオンされるかをｓ２３、ｓ２４で検出する。一定時間経過前に読出スイッチ１５ｃがオンさた場合には、メモリから次の脈拍数データを読み出し（ｓ２５）、このデータを７セグメント表示器１６の表示を更新する（ｓ２２）。もし、一定時間以内に再度読出スイッチ１５ｃのオンがない場合には、リターンする（ｓ２３）。このとき７セグメント表示器１６の表示も消去される。なお、脈拍数を表示するとき、この脈拍数に対応する運動量を７セグメント表示器１６に交互に表示するか、または、ＬＥＤ群１４で運動量を表示するようにしてもよい。
【００４４】
このような発光玩具１は、ただ単に遊戯に使用するのみならず、種々の運動やパフォーマンスに使用することができる。その用途の例を表１に示しておく。
【００４５】
【表１】

【００４６】
この用途に合わせて、加速度センサ、速度センサ、角度センサのうちどのセンサを設けるか、またはどのセンサを組み合わせて設けるか、および、その検出値に合わせてどのような態様でＬＥＤ（発光手段）を発光させるかを決定すればよい。
【００４７】
上記第１の実施形態における発光玩具はスタンダローンのものであったが、利用者の脈拍数を記録することを目的として複数の発光玩具と１台のホスト装置（パーソナルコンピュータ）を無線で接続したシステムを以下説明する。
【００４８】
図６は第２の実施形態である発光玩具を含むシステムの構成を示す図である。複数の発光玩具４はそれぞれ通信機能を有しており、ケーブルアンテナ１８を有している。各発光玩具４から脈拍データを収集するホスト装置３には、各発光玩具４と直接通信する通信ユニット２が接続されている。発光玩具４は脈拍数データをホスト装置３に対して送信する。ホスト装置３は通信ユニット２を介してこれを受信し、各発光玩具４別にストレージ３ａに蓄積記憶する。
【００４９】
図７は、上記発光玩具４のブロック図である。このブロック図において、図３に示したブロック図と同一構成の部分は同一番号を付して説明を省略する。ＩＤ設定スイッチ２３は、５ビットのディップスイッチであり、１〜２４のＩＤ番号を設定することができる。このＩＤ設定スイッチ２３は、下側筐体１１側の回路基板１３上に実装されており、回路基板を下側筐体１１から抜き出して操作される。このシステムでは複数の発光玩具４が、ホスト装置３に対して並行して脈拍数データを送信してくるため、その各発光玩具４は脈拍数データにこの設定されたＩＤ番号を付して送信する。ホスト装置３は、ＩＤ番号で各脈拍数データを分類し、ＩＤ番号別に蓄積記録する。このため、複数の発光玩具４に設定されるＩＤ番号はそれぞれユニークなものである。
【００５０】
制御部２０は、脈拍検出回路１９から入力された脈拍パルスに基づいて脈拍数を算出し、これをホスト装置３に送信する。制御部２０は脈拍数データにＩＤ番号を付して電文を構成し、これをモデム２４に入力する。モデム２４は、入力された上記デジタルデータの電文でキャリア信号をＧＭＳＫ変調する回路である。送信回路２５は、この変調されたキャリア信号を増幅してアンテナ部１８に供給する。なおキャリア周波数は、無線ＬＡＮ用の２．４ＧＨｚ帯を用いればよい。また、この実施形態では、変調方式として使用帯域幅を狭めることができるＧＭＳＫ方式を用いているが、変調方式はこれに限定されない。
【００５１】
一方、この発光玩具４は、ホスト装置３から送られてきた電文を受信する機能も備えている。アンテナ部１８はアイソレータで送信信号と受信信号が分離され、受信信号は受信回路２６に入力される。受信回路２６は、ホスト装置３（通信ユニット２）から送られてくる信号の周波数帯を選択的に切り出してモデム２７に供給する。モデム２７は、このキャリア信号からデジタルデータ信号を復調して制御部２０に入力する。ホスト装置３から送信されてくる電文は、この発光玩具側から送信した脈拍数データが正常範囲であるか異常範囲であるかを判定した判定結果などである。
【００５２】
図８は、上記発光玩具４の制御部２０の動作を示すフローチャートである。同図（Ａ）は、検出動作を示すフローチャートである。同図（Ｂ）はＬＥＤ点灯制御動作を示すフローチャートである。電源スイッチ１５ａがオンされると、まずチップリセットなどのリセット動作を実行する（ｓ３１）。なお、この実施形態の発光玩具は常に脈拍検出モードで動作する。次にこの発光玩具のＩＤ番号の設定を受け付け（ｓ３２）、設定されたＩＤ番号を７セグメント表示器１６に表示する（ｓ３３）。こののち揺動検出動作を繰り返し実行する。この動作は２．５ｍｓ毎に実行される。３軸の加速度センサ１７からＸ軸方向加速度，Ｙ軸方向加速度，Ｚ軸方向加速度の３軸の加速度を検出し（ｓ３４）、この検出結果に対応するＬＥＤ点灯制御データを生成する（ｓ３５）。
【００５３】
こののち、脈拍検出回路１９をアクセスして脈拍（拍動）があったかを判断する（ｓ３６）。ない場合にはｓ３４にもどり、２．５ｍｓ後にｓ３４以下の動作を繰り返す。脈拍があった場合にはｓ３６からｓ３７に進み、脈拍数をカウントアップする（ｓ３７）。そして、前回の脈拍数の算出から一定時間（２〜３分）経過したかを判断する（ｓ３８）。経過していない場合にはｓ３４にもどる。一定時間が経過している場合には、上記積算した脈拍数に基づいて１分間の脈拍数を算出する（ｓ３９）。この実施形態における脈拍数の算出は、上記積算された脈拍数を積算時間（分）で除して１分当たりの脈拍数を算出する方式で行う。この算出された脈拍数をホスト装置３に送信し（ｓ４０）、この値で７セグメント表示器１６の表示を更新する（ｓ４１）。
【００５４】
図９は、ホスト装置３の動作を示すフローチャートである。ホスト装置３は、各発光玩具４から（通信ユニット２を介して）脈拍データの電文を受信するまで待機している（ｓ６０）。脈拍データを受信すると、その脈拍データに付されているＩＤ番号を読み取り（ｓ６１）、この脈拍データの値（脈拍数）ＩＤ番号別にストレージ３ａに蓄積記憶する（ｓ６２）。そして、この脈拍数が所定値以上であるかを判断し（ｓ６３）、所定値を超えている場合には対応するＩＤ番号の発光玩具に対して脈拍異常である旨の電文を送信する（ｓ６５）。脈拍数が正常範囲の場合には対応ＩＤ番号の発光玩具に対して脈拍が正常である旨の電文を送信する（ｓ６４）。
【００５５】
蓄積記憶された脈拍数は、その後ホスト装置であるパーソナルコンピュータの他のアプリケーションソフトで読み出すことができ、集計処理やグラフ化などをして利用者の脈拍の記録として残すことができる。
【００５６】
図８（Ｂ）は、発光玩具４の制御部２０のＬＥＤの点灯制御動作を示すフローチャートである。この動作において、通常は、ホスト装置３から脈拍異常電文を受信するか（ｓ５０）、脈拍検出回路１９によって脈拍が検出されるか（ｓ５３）、または、加速度センサ１７が検出した加速度によってＬＥＤ点灯制御データが生成されたか（ｓ５５）を監視している。
【００５７】
脈拍異常電文を受信すると（ｓ５０）。全ＬＥＤを連続点滅させて脈拍が異常である旨を告知する（ｓ５１）。これにより、利用者に脈拍が速いことを知らせ、運動（発光玩具４の揺動）を暫く休むように促すことができる。この連続点滅動作をホスト装置３から脈拍正常電文が入力されるまで継続する（ｓ５２）。なお、全ＬＥＤを連続点滅している間もｓ３６〜ｓ４０の動作は繰り返し実行されており、ホスト装置３は送られてくる脈拍データに基づいて正常・異常を判断し、脈拍数が正常な範囲の値にもどったとき脈拍正常電文を送り返してくる。
【００５８】
また、脈拍検出回路１９によって脈拍が検出されると（ｓ５３）、全ＬＥＤを１回点滅させて脈拍があった旨を表示する。これにより、利用者やその他の者が脈拍があった旨を知ることができるうえ、利用者が発光玩具を揺動させなくても、自分の脈拍に応じて点滅する玩具として楽しむことが可能になる。
【００５９】
また、加速度センサ１７の検出値に応じてＬＥＤ点灯制御データが生成されると（ｓ５５）、このデータに応じてＬＥＤ１４の点灯を制御する（ｓ５６）。この点灯制御の方式は、上記実施形態と同様に、Ｘ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量で青色発光のＬＥＤ１４ａを点灯し、Ｘ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量で緑色発光のＬＥＤ１４ｂを点灯し、Ｙ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量で赤色発光のＬＥＤ１４ｃを点灯し、Ｙ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量でオレンジ色発光のＬＥＤ１４ｄを点灯し、Ｚ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量でＬＥＤ１４ａとＬＥＤ１４ｂを同時に点灯し、Ｚ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量でＬＥＤ１４ｃとＬＥＤ１４ｄを同時に点灯する、というものである。
【００６０】
このように、発光玩具４に送信機能を持たせ、利用者がこの発光玩具４で遊んでいる間の脈拍数をホスト装置３で記録するようにしたことにより、精神的にリラックスした状態での脈拍数を経時的に記録することができ、また、ホスト装置３が無線で複数の発光玩具４からデータを収集できるようにしたことにより、複数の利用者の脈拍数を一括管理することができ、たとえば、老人ホームなどにおける健康管理に活用することができる。
なお、上記第２の実施形態およびこの第３の実施形態において、発光玩具４で検出してメディア媒体２１に記憶するまたはホスト装置に送信する身体情報は、脈拍数に限定されず、たとえば、呼吸音，体温，血圧，発汗量など何でもよく、また、加速度センサで検出した運動量を身体情報として記憶または送信するようにしてもよい。
【００６２】
また、図１０の下部に示すように、発光玩具として３次元加速度センサ６１、脈拍センサ６２およびＬＥＤ６３を備えた腕輪玩具６０を構成し、これを利用者の手首に装着して腕の動きに応じてＬＥＤ６３を発光させるようにすることもできる。さらに、この腕輪玩具６０では脈拍センサ６２が手首動脈の拍動を検出して脈拍数を割り出すことができる。割り出された脈拍数は無線または有線で外部出力するかまたは何らかの表示器で表示するようにすればよい。また、この腕輪玩具６０を両手首に装着することにより、両腕で別々の光を発生させることも可能である。
また、図示しないが、利用者の足首や胴に同様の操作子を取り付けることも可能である。
【００６３】
また、同図の上部に示すものは参考例としての発光玩具であり、３軸の加速度センサ５６およびＬＥＤ５７を備えた指輪玩具５５を構成し、これを利用者の指に装着して指の３次元の動きに応じてＬＥＤ５７を発光させるものである。この場合、各指に別々のセンサを取り付けることにより、各指を複雑に動かすことで手全体を種々の色を混ぜて光らせるすることができる。
【００６５】
また、発光玩具を棒状に構成する場合であっても従来のペンライトのような小型のものにすることもできる。また、ＬＥＤは各色別々に設けずに１体で複数の色に発光するものを用いてもよい。また、ＬＥＤなどの発光素子を平面の基板上に実装せず筐体の表面に沿って設けるなど立体的に設けてもよい。また、面発光の発光素子を用いてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では加速度を用いて発光量制御をしているが、３軸方向の速度を用いて発光態様の制御をするようにしてもよい。また、発光態様の制御としては、光量のみならず、点灯させるＬＥＤの数、点滅間隔など全ての態様の制御を適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、センサ手段が検出した利用者の運動態様や身体状態の検出内容に基づいて発光手段の発光態様を制御するとともに、身体状態検出手段の検出内容が異常であった場合には、その身体状態に応じた発光態様の制御をするようにしたことにより、運動態様に応じた光を発生するというアミューズメント性と利用者の身体状態の管理を両立した発光玩具を実現することができる。
【００６８】
また、この発明によれば、利用者の身体状態を検出して記憶することにより、利用者が発光玩具を操作して発光を制御している間に、意識させずに身体状態のチェックを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例としての発光玩具の外観図およびブロック図
【図２】この発明の第１の実施形態である発光玩具の外観図
【図３】同発光玩具のブロック図
【図４】同発光玩具の制御部の動作を示すフローチャート
【図５】同発光玩具の制御部の動作を示すフローチャート
【図６】同発光玩具の第２の実施形態である発光玩具を含むシステム構成図
【図７】同発光玩具のブロック図
【図８】同発光玩具の制御部の動作を示すフローチャート
【図９】前記システムのホスト装置の動作を示すフローチャート
【図１０】同発光玩具の他の実施態様を示す図
【符号の説明】
３０…発光玩具、３３…ＬＥＤ群、３４…加速度センサ、３５…ジャイロセンサ、３６…制御回路、３７…乾電池、３８…検出回路、３９…点灯回路
１…発光玩具、１２…脈拍センサ、１４ａ〜１４ｄ…ＬＥＤ、１５ａ〜１５ｃ…スイッチ群、１６…７セグメント表示器、１７…３軸加速度センサ
４…発光玩具、３…ホスト装置（パーソナルコンピュータ）、
５０…靴、５１…加速度センサ、５２…ＬＥＤ群、
５５…指輪、５６…加速度センサ、５７…ＬＥＤ群、
６０…腕輪、６１…加速度センサ、６２…脈拍センサ、６３…ＬＥＤ、
６５…首輪、６６…加速度センサ、６７…脈拍センサ、６８…ＬＥＤ群

Claims

利用者の運動による操作を検出する角度センサ、速度センサ、加速度センサのうち１つまたは複数を有するセンサ手段と、発光手段と、該利用者の脈拍などの身体状態を検出する身体状態検出手段と、
前記センサ手段が検出した利用者の運動による操作の角度、速度または加速度に対応した発光態様で前記発光手段の発光を制御し、前記身体状態検出手段が検出した身体状態が異常値であった場合には前記センサ手段の検出値に代えて、前記身体状態検出手段が検出した身体状態に基づいて前記発光手段の発光態様を制御する制御手段と、
を備えた発光玩具。
前記センサ手段は、２軸または３軸のセンサであり、前記制御手段は、各軸の検出値に対応する態様で発光手段の発光を制御する請求項１に記載の発光玩具。
センサ手段として速度センサまたは加速度センサを備え、該速度センサまたは加速度センサが所定値以上の速度または加速度を検出している間、前記身体状態検出手段による身体状態の検出を有効にする請求項１または請求項２に記載の発光玩具。
前記身体状態検出手段が検出した身体状態を記憶する記憶手段を備えた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光玩具。
前記センサ手段が検出した角度，速度または加速度および前記身体状態検出手段が検出した身体状態を並行して記憶する記憶手段を備えた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光玩具。
前記身体状態検出手段が検出した身体状態を外部に送信する送信手段を備えた請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光玩具。
前記センサ手段が検出した角度，速度または加速度および前記身体状態検出手段が検出した身体状態を外部に送信する送信手段を備えた請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光玩具。
外部から信号を受信する受信手段を備え、前記制御手段は、受信手段が受信した信号に基づいて発光手段の発光態様を制御する請求項６または請求項７に記載の発光玩具。
請求項６に記載の発光玩具と、該発光玩具が送信した身体状態を受信して記録するホスト装置と、からなる発光玩具を用いた身体状態記録システム。
請求項７に記載の発光玩具と、該発光玩具が送信した角度，速度または加速度および身体状態を受信して記録するホスト装置と、からなる発光玩具を用いた身体状態記録システム。
前記発光玩具は複数である請求項９または請求項１０に記載の発光玩具を用いた身体状態記録システム。
請求項８に記載の発光玩具と、該発光玩具が送信した身体状態を受信し、受信した身体状態が正常であるか異常であるかを判定してその判定結果を送信するホスト装置と、からなり、
前記発光玩具は、前記判定結果を受信し、この判定結果に基づいて前記発光手段の発光態様を制御する発光玩具を用いた身体状態判定システム。
前記発光玩具は複数である請求項１２に記載の発光玩具を用いた身体状態判定システム。
前記利用者の身体へ取り付ける取付具を設けた請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の発光玩具。